交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,一小型发电机的线圈共220匝,线圈面积S=0.05m2,线圈转动的频率为50Hz,线圈内阻不
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交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,一小型发电机的线圈共220匝,线圈面积S=0.05m2,线圈转动的频率为50Hz,线圈内阻不
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交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴
匀速转动,一小型发电机的线圈共220匝,线圈面积S=0.05m
2
,线圈转动的频率为50Hz,线圈内阻不计,磁场的磁感应强度B=
T。现用此发电机所发出交流电带动两个标有 “220V、11kW”的电机正常工作,需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器,电路如图 所示。求:
(1)发电机的输出电压为多少?
(2)变压器原副线圈的匝数比为多少?
(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多少?
答案
(1) 11 00V (2)
(3) 20A
解析
试题分析:(1)由法拉第电磁感应定律得线圈转动产生的电动势最大值为E
m
=nBSω=220×
×0.05×100πV=1100
V,则有效值为E=1100V,由于线圈内阻不计,则输出电压就等于电动势,即U
1
=E=11 00V。 (4分)
(2)由于电动机的额 定电压为220V,所以变压器的匝数比由变压器的电压关系得
,由于U
1
=1100V,U
2
=220V,所以变压器的匝数比为
(4分)
(3)电流表的示数就是原线圈中的电流I
1
,由能量守恒得I
1
U
1
=P
输出
=2×11kW=22000W。
所以电流表的示数为I
1
=P/U
1
=22000/1100A=20A。 (4分)
点评:理想变压器是理想化模型,一是不计线圈内阻;二是没有出现漏磁现象.同时当电路中有变压器时,只要将变压器的有效值求出,则就相当于一个新的恒定电源,其值就是刚才的有效值.
举一反三
如图所示, 面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动, 能产生正弦交变电动势e=BSωsinωt的图是( )
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下图是交流发电机的示意图。为了清楚,老师只画出了一匝线圈(实际共有N匝)。线圈AB边(长l
1
)连在金属环K上,CD边(长也为l
1
)连在滑环L上;导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。假定线圈沿逆时针方向以角速度ω
0
匀速转动,如图甲至丁。(左边为N极,右边为S极;外面是K环,里面是L环)
那么:(1)线圈转到上述图示的
位置时,线圈中电流最大;
(2)线圈由丙转到丁的过程中,AB边中电流的方向
;
(3)当AD边和BC边长均为l
2
,磁场可视为磁感应强度B的匀强磁场,整个电路总电阻设为R,以丙图位置计时t=0,则线圈中电流随时间变化的规律为i=
.
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旋转电枢式发电机产生的感应电动势为e=ε
m
sinωt伏.如果将电枢的匝数增加1倍,转速增加1倍,其他条件不变,感应电动势为( )
A.e=2ε
m
sin2ωt伏
B.e=2ε
m
sin4ωt伏
C.e=4ε
m
sin2ωt伏
D.e=4ε
m
sin4ωt伏
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闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线圈中产生的交变电流的瞬时值表达式为i=I
m
sinωt。保持其他条件不变,使线圈的匝数及转速都增加1倍,则电流的变化规律为( )
A.i=2I
m
sin2ωt
B.i=4I
m
sin2ωt
C.i=2I
m
sinωt
D.i=4I
m
sinωt
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磁感应强度为0.8T的匀强磁场中, 有一边长为20cm的10匝正方形线圈, 线圈的总电阻为1Ω, 线圈外接一阻值为9Ω的电阻R, 若以某一边长为轴在磁场中匀速转动, 现测得电阻R上的电功率为4.5W. 求:
(1)线圈产生的感应电动势的最大值.
(2)线圈在磁场中匀速转动的转速.
题型:不详
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